CN112970643A - 一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构及其一体化施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构及其一体化施工方法，涉及海上风机基础及海洋牧场领域。其结构包括塔筒、过渡段、桶形基础底板结构、钢桶体、网箱支架、养殖网箱、人工鱼礁、鱼礁平台、柔性系泊缆、吊耳、人工海草和不锈钢框架。其在基础过渡段上设置网箱支架，形成环状的海洋牧场养殖空间；并将基础底板结构拓展形成鱼礁平台，在基础底板结构和鱼礁平台上安装人工鱼礁。本发明适用于近海风电机组及海洋牧场的一体化开发，充分利用了海上风电机组周围的海域，起到集约用海、降低建设成本、防止基础冲刷、修复海洋生态环境的效果，并且提高了养殖网箱和人工鱼礁的在位稳定性。

Description

一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构及其 一体化施工方法

技术领域

本发明属于与海洋工程和海洋牧场开发相关的，用于海上风电机组和海洋牧场的基础结构，涉及一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构。

背景技术

海上风电场可以提供绿色清洁的可再生能源，海洋牧场可以生产高质量的水产品，两者对我国经济均有着重要的战略意义。海上风电场建设投资较大，占用大片海域，建设周期较长，对海洋生态环境有一定影响。而我国海洋牧场的开发仍处于起步阶段，目前以近海养殖为主，结构简单、功能单一，网箱、鱼礁等结构物在台风等恶劣环境下的稳定性较差。

如能通过海上风电场与海洋牧场的耦合开发，可以达到综合、集约用海、降低开发成本、修复生态环境的作用。开发新型的海上风电、养殖网箱和人工鱼礁的耦合结构，对提高我国海上风电场建设的社会效益和经济效益具有重要的工程实际意义。

发明内容

为了解决上述背景技术中的问题，本发明旨在提供一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构及其一体化施工方法，具有现场施工快、稳定性好、社会经济效益好的特点，适用于近海海域的海上风电和海洋牧场综合开发。

根据本发明的第一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构，桶形基础主体结构包括风机的塔筒、过渡段、基础底板结构和钢桶体，钢桶体设置在基础底板结构的底部，过渡段设置在基础底板结构上；其特征在于在过渡段外围设置养殖网箱，而形成围绕过渡段的环形养殖空间，基础底板结构的外围拓展形成鱼礁平台。

进一步地，所述养殖网箱的网箱支架安装在过渡段的海平面之上的部位，所述养殖网箱的底部通过钢架和基础底板结构连接。

进一步地，养殖网箱包括浮架、网衣和底部钢架，浮架与网箱支架之间采用柔性系泊缆连接，使养殖网箱可以随海平面变化自由升降；浮架、钢架和网衣构成围绕过渡段的海洋牧场养殖的环状养殖空间。由此形成养殖空间，供投放鱼苗、喂料饲养、打捞处理使用。与传统的圆形网箱相比，环形养殖网箱有效利用了基础周围的海域，提供了更大的养殖空间。

人工鱼礁如集鱼礁、产卵礁等，设置在基础底板梁和鱼礁平台上，进一步地，鱼礁平台是通过基础底板结构向径向外侧延伸形成的环状混凝土结构平台，位于海床面上；人工鱼礁与鱼礁平台浇注在一起，确保了人工鱼礁在海洋环境中的稳定性。

进一步地，多个人工鱼礁呈环形分布在鱼礁平台上以及基础底板结构外围，在人工鱼礁上设置水草布置框架而种植水草，为保持海洋鱼类生活、生存提供良好和隐蔽的场所。

进一步地，人工鱼礁由多层混凝土板组成并互相间隔一定距离，以供鱼类活动，多层混凝土板通过混凝土梁或混凝土柱与基础底板结构的基础底板梁或鱼礁平台连接在一起；人工鱼礁的顶层还布置海草，起到鱼类增殖和基础防冲刷的作用。

进一步地，基础底板结构为具有一定厚度的梁板系混凝土结构，由基础底板和基础底板梁组成。

此外，在人工鱼礁里预埋不锈钢框架锚固件，并将海草绑缚于不锈钢框架上，从而保持框架和海草的稳定性。通过在人工鱼礁顶层移植海草，有助于减小底部海流的流速，吸引鱼类聚集，防止基础周围冲刷。

所述养殖网箱、人工鱼礁以及培育的鱼类、浮游动植物、底栖生物、海泥等构成了新的立体海洋生态系统，确保了海洋牧场的长期稳定运营，并补偿风电场建设过程中对该海域环境与资源的损害。

根据本发明的另一个方面，本发明采用以下技术方案：

一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构的一体化施工方法，其特征在于在陆上建造基地完成钢桶体、网箱支架以及吊耳、养殖网箱各组成部分的建造；过渡段、基础底板结构、鱼礁平台、第一人工鱼礁、第二人工鱼礁浇筑为一体，第一人工鱼礁环形分布在基础底板结构外围，第二人工鱼礁环形分布在鱼礁平台上，并在过渡段上安装塔筒，在基础底板结构安装吊耳，在基础底板结构底部安装钢桶体，在过渡段及吊耳上组装网箱支架和养殖网箱，第一人工鱼礁和第二人工鱼礁上安装不锈钢框架，形成整体结构，钢桶体的浮力满足整体结构的浮运；

整体结构由码头出运，采用浮托法或湿拖法一体化运输至建设海域；最后采用负压或振动的辅助方法将桶形基础整体下沉，直至基础底板结构和鱼礁平台接触海床面，完成结构的一体化安装。

本发明的有益效果是：1.通过海上风电和海洋牧场的共同开发，集约用海，提高资源利用效率，从而降低建设和运维的成本，提高工程开发的社会效益和经济效益；2.以海上风电机组的桶形基础为养殖网箱和人工鱼礁的支撑结构，提高其在海洋环境中的稳定性和抵御恶劣海况的能力；3.整体结构在陆上完成建造和组装，并一体化运输安装，有利于养殖网箱和人工鱼礁的安装效率和在位稳定性；4.在基础周围的人工鱼礁上移植海草，起到聚鱼和预防海床面冲刷的效果；5.在网箱内投放鱼苗、藻类等增加了海域生物多样性，有助于恢复风电场施工破坏的海洋生态系统。

附图说明

图1为本发明实施例的整体主视图；

图2为本发明实施例的人工鱼礁及鱼礁平台平面布置示意图；

图3为本发明实施例的网箱支架平面布置图；

图4为本发明的人工鱼礁示意图；

图5为本发明的人工鱼礁和鱼礁平台示意图；

图6为本发明的养殖网箱示意图；

图7为本发明的不锈钢框架示意图。

具体实施方式：

参照附图。本发明提供的耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构，其中的桶形基础主体结构包括风机的塔筒1、过渡段2、基础底板结构3和钢桶体4。过渡段2上部50年一遇高潮位处设置有网箱支架5，网箱支架5为桁架式不锈钢结构，由12根支架梁51、连接钢梁52和斜拉支架53组成，如图3所示。养殖网箱6由浮架61、钢架62和网衣63组成，如图6所示，浮架61通过柔性系泊缆10连接在网箱支架5上，随着海平面的变化具有一定的升降能力；网衣63上端固定在浮架61上，并下垂构成了至少1500方(水深为10m时)的围绕过渡段2的环状养殖空间，网衣63下端绑扎在钢架62上，而钢架62穿过并固定在60个固定在基础底板结构3上的基础吊耳11上。基础底板结构3包括了浇筑为一体的混凝土底板31和基础底板梁32。基础底板结构3径向向外侧延伸形成环状鱼礁平台9并位于海床面上，环状鱼礁平台9的直径大于钢桶体4，位于海床面上的环状鱼礁平台9与钢桶体形成T型结构，对整体结构的稳定性起到一定的辅助作用，基础底板结构3和鱼礁平台9上分别安装有第一人工鱼礁7和第二人工鱼礁8。

如图2所示，在基础底板结构3上由基础底板梁32在混凝土底板31上分隔成18个隔仓，在相邻基础底板梁32上也即在隔仓上方布置第一人工鱼礁7。第一人工鱼礁7为混凝土结构，由混凝土梁71和多层混凝土板72组成，与基础底板梁32浇注在一起，形成可靠连接。此外，在鱼礁平台9上安装第二人工鱼礁8，第二人工鱼礁8由多层混凝土板81和混凝土柱82组成，与鱼礁平台9同样浇注在一起。第一人工鱼礁7和第二人工鱼礁8各有18块，分别环绕形成环状密布。如图4和图5所示，第一人工鱼礁7和第二人工鱼礁8为集鱼礁，在其上层混凝土板上固定不锈钢框架13。如图7所示，不锈钢框架13由框架主体131和框架锚固件132组成，其中框架锚固件132预埋在人工鱼礁上层混凝土板里，框架主体131与框架锚固件132连接。在框架主体131上采用绑缚固定人工海草12，保持框架和海草的稳定性。通过在环状密布的第一人工鱼礁7和第二人工鱼礁8上人工培育海草12，供底栖鱼类活动和产卵，兼具有减小底流、防止基础冲刷的效果。

上述的耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构可采用以下一体化施工方法：在建造基地完成钢桶体4、网箱支架5以及吊耳11、网箱各组成部分的建造；过渡段2、基础底板结构3、鱼礁平台9、第一人工鱼礁7、第二人工鱼礁8浇筑为一体，并在过渡段2上安装塔筒1，在基础底板结构3安装吊耳11；钢桶体4与基础底板结构3中的预埋钢板焊接在一起，与基础底板结构3形成可靠连接；在过渡段2及吊耳11上组装网箱支架和网箱，第一人工鱼礁7和第二人工鱼礁8上安装不锈钢框架13，形成整体结构，钢桶体4的浮力满足整体结构的浮运。

整体结构由码头出运，采用浮托法或湿拖法一体化运输至建设海域；最后采用负压或振动的辅助方法将桶形基础整体下沉，直至基础底板结构3和鱼礁平台9接触海床面，完成结构的一体化安装。

以上实施例仅为本发明的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的原理和本质情况下可以对实施例中的结构类型或技术方案进行修改或者替换，但都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构，桶形基础主体结构包括风机的塔筒、过渡段、基础底板结构和钢桶体，钢桶体设置在基础底板结构的底部，过渡段设置在基础底板结构上；其特征在于在过渡段外围设置养殖网箱，而形成围绕过渡段的环状养殖空间，基础底板结构的外围拓展形成鱼礁平台。

2.如权利要求1所述的一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构，其特征在于所述养殖网箱的网箱支架安装在过渡段的海平面之上的部位，所述养殖网箱的底部通过钢架和基础底板结构连接。

3.如权利要求1所述的一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构，其特征在于养殖网箱包括浮架、网衣和底部钢架，浮架与网箱支架之间采用柔性系泊缆连接，使养殖网箱可以随海平面变化自由升降；浮架、钢架和网衣构成围绕过渡段的海洋牧场养殖的环状养殖空间。

4.如权利要求1所述的一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构，其特征在于鱼礁平台是通过基础底板结构向径向外侧延伸形成的环状混凝土结构平台，位于海床面上；人工鱼礁与鱼礁平台浇注在一起，确保了人工鱼礁在海洋环境中的稳定性。

5.如权利要求1所述的一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构，其特征在于多个人工鱼礁呈环形分布在鱼礁平台上以及基础底板结构外围，在人工鱼礁上设置水草布置框架。

6.如权利要求4所述的一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构，其特征在于人工鱼礁由多层混凝土板组成并互相间隔一定距离，以供鱼类活动，多层混凝土板通过混凝土梁或混凝土柱与基础底板结构的基础底板梁或鱼礁平台连接在一起；人工鱼礁的顶层还布置海草，起到鱼类增殖和基础防冲刷的作用。

7.如权利要求1所述的一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构，其特征在于鱼礁平台的直径大于钢桶体，结合有鱼礁平台的基础底板结构与钢桶体形成钢桶体插入海床内、结合有鱼礁平台的基础底板结构处在海床面上的T性基础结构，为整体结构提供承载力。

8.如权利要求1所述的一种耦合养殖网箱和人工鱼礁的海上风机桶形基础结构的一体化施工方法，其特征在于在陆上建造基地完成钢桶体、网箱支架以及吊耳、养殖网箱各组成部分的建造；过渡段、基础底板结构、鱼礁平台、第一人工鱼礁、第二人工鱼礁浇筑为一体，第一人工鱼礁环形分布在基础底板结构外围，第二人工鱼礁环形分布在鱼礁平台上，并在过渡段上安装塔筒，在基础底板结构安装吊耳，在基础底板结构底部安装钢桶体，在过渡段及吊耳上组装网箱支架和养殖网箱，第一人工鱼礁和第二人工鱼礁上安装不锈钢框架，形成整体结构，钢桶体的浮力满足整体结构的浮运；

整体结构由码头出运，采用浮托法或湿拖法一体化运输至建设海域；最后采用负压或振动的辅助方法将桶形基础整体下沉，直至基础底板结构和鱼礁平台接触海床面，完成结构的一体化安装。

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